
一、光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)
1、光疏介質(zhì): 折射率較小的介質(zhì)
光密介質(zhì): 折射率較大的介質(zhì)
(1)光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對(duì)的。
(2)光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的小。
光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的界定是以折射率為依據(jù)的,與介質(zhì)的其它屬性(如密度等)無關(guān) 。
2、光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),折射角小于入射角; 光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),折射角大于入射角。
光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),同時(shí)發(fā)生反射和折射,折射角大于入射角,隨著入射角的增大,反射光線越來越強(qiáng),折射光線越來越弱,當(dāng)折射角增大到90°時(shí),折射光線完全消失,只剩下反射光線,這種現(xiàn)象叫做全反射。
2、臨界角(C):折射角等于90°時(shí)的入射角
3、發(fā)生全反射的條件:
(1)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);
(2)入射角等于或大于臨界角。
4、光從介質(zhì)射入空氣(真空)的臨界角:
考點(diǎn)一:全反射條件的判斷
例3.光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.5×108 m/s,光從該介質(zhì)射向空氣時(shí)( )A.介質(zhì)的臨界角是30°B.大于或等于30°的所有角都是臨界角C.入射角大于或等于30°時(shí)都能發(fā)生全反射D.臨界角可能是60°
考點(diǎn)二:全反射的綜合應(yīng)用
例4.如圖所示,一束光線從空氣射入某介質(zhì),入射光線與反射光線夾角為90°,折射光線與入射光線延長線間夾角為15°,求:(1)該介質(zhì)的折射率;(2)光在該介質(zhì)中傳播的速度;(3)當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角.
解:根據(jù)題意入射光線與反射光線的夾角為90°,又根據(jù)光的反射定律,反射角等于入射角,即 α=β=45°,折射角r=45°-15°=30°.
例6. 如圖所示,直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=30°.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡,然后垂直于AC邊射出.
(1)求棱鏡的折射率;
(2)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變,逐漸減小入射角,直到BC邊上恰好有光線射出.求此時(shí)AB邊上入射角的正弦.
(1)光路圖及相關(guān)量如圖所示.光束在AB邊上折射,由折射定律得 =n①式中n是棱鏡的折射率.由幾何關(guān)系可知α+β=60°②由幾何關(guān)系和反射定律得β=β′=∠B③聯(lián)立①②③式,并代入i=60°得n=.④
(2)設(shè)改變后的入射角為i′,折射角為α′,由折射定律得⑤依題意,光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θC,且⑥由幾何關(guān)系得θC=α′+30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為sin i′=.⑧
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